Park, Hong Gun;Lee, Ho Jun;Park, Sung Soon;Kim, Sung Bae
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.26
no.1
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pp.55-68
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2014
In this study, the beam-to column connections of concrete-encased-and-filled steel tube columns were tested under cyclic loading. Two specimens using steel beams and two specimens using precast concrete beams were tested. The dimension of the column cross section was $670mm{\pm}670mm$. The beam depths were 488mm and 588mm for the steel beams and 700mm for the precast concrete beams. The longitudinal bar ratios of the precast concrete beams were 1.1% and 1.5%. For the connections to the steel beams, continuity plates were used in the tube columns. For the connections to the PC beams, couplers were used for beam re-bar connections. The test results showed that except for a specimen, deformation capacities of the specimens were greater than 4% rotation angle, which is the requirement for the Special Moment Frame. Particularly, specimens using precast concrete beam showed excellent performances in the strength, deformation, and energy dissipation.
Prefabrication technologies are making bridge construction safer and less disruptive to the environment and traveling public, making bridge designs more constructible and, improving the quality and durability by shifting site work to a more controllable environment. Modular bridge substructures with concrete-filled steel tube (CFT) piers and composite pier caps were suggested to realize accelerated bridge construction. The precast segmental pier cap consists of a composite pier table and precast prestressed segments on the table. The pier table has embedded steel section to mitigate stress concentration at the connection by small tubes. Each bridge pier has four or six CFT columns which connect to the pier cap. Shear strength of the pier cap was obtained by extending vertical reinforcing bars from the table to the precast segment. Transverse prestressing was introduced to control tensile stresses by service loadings. Structural performance of the proposed modular system was evaluated by static tests. Design requirements of the composite pier cap were satisfied by continuous reinforcing bars and prestressing tendons. Standardized modular substructures can be effectively utilized for the fast replacement or construction of bridges.
This study suggested an integrated classification method for generalized characteristics of PC beam-column connection according to connection details. Quantifying the failure mode of PC-beam column connection and characteristics of corresponding details, this study suggested to use deformation contribution of each element of beam-column assemblage. According to the expected failure mode of beam-column connection assemblage, PC beam-column connection can be classified into 'equivalent monolithic system' and 'jointed system'. In this study, four test specimens were tested for verification of detailed classification method of PC beam-column connections. Test was carried out with typical beam-column connection test method. Load was applied at the top of test specimen and end of beams were restrained by hinge. In order to verify the deformation contribution of each test specimen, 34-LVDTs were mounted on test specimen. According to test results, deformation contribution of each test specimen have different characteristics. Deformation characteristics of joint and other components which are quantified by test results, equivalent monolithic system can be classified into two categories. Strong connection have extremely small deformation contribution of joint and much larger deformation contribution was shown in flexural behavior of beam. The other type of beam-column connection is ductile connection which allows the larger deformation in joint area compared with strong connection.
Non-linear finite element analysis for newly developed precast concrete details for beam-to-column connection which can be used in moderate seismic region was carried out in this study. Developed precast system is based on composite structure and which have steel tube in column and steel plate in beam. Improving cracking strength of joint under reversed cyclic loading, joint area was casted with ECC (Engineering Cementitious Composites). Since this newly developed precast system have complex sectional properties and newly developed material, new analysis method should be developed. Using embedded elements and models of non-linear finite element analysis program ABAQUS previously tested specimens were successfully analyzed. Analysis results show comparatively accurate and conservative prediction. Using finite element model, effect of axial load magnitude and flexural strength ratio were investigated. Developed connection have optimized performance under axial load of 10~20% of compressive strength of column. Plastic hinge was successfully developed with flexural strength ratio greater than 1.2.
Hwang, Jin-Ha;Choi, Seung-Ho;Lee, Deuck Hang;Kim, Kang Su;Woo, Woon Tack
Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction
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v.33
no.12
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pp.45-52
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2017
The precast concrete (PC) method has many advantages in fast construction, quality control, etc. In domestic construction market, however, its application has been quite limited because of the concerns about structural integrity and seismic performances due to the discrete connections between precast concrete members. By applying the post-tensioning method, the precast beam-column connection can be well tightened, allowing improved structural integrity, and proper seismic performances can be also achieved. In this study, reversed cyclic tests have been conducted on the beam-column connection specimens, where the test variables included the compressive strength of grouting mortar and the tensile strengths of prestressing strands, based on which their seismic performances have been examined in detail. The post-tensioned PC beam-column connections showed good seismic performances comparable to that of the monolithic reinforced concrete connection specimen. When 2400 MPa prestressing strands are applied to the beam-column connection, it is preferable to adjust the prestress level similar to that applied for the 1860 MPa prestressing strands to avoid premature local crushing failures at the beam-column connections.
Ha, Soo-Kyoung;Son, Guk-Won;Yu, Sung-Yong;Ju, Ho-Seong
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.19
no.6
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pp.18-28
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2015
The purpose of this study is to develop a new seismic resistant method by using precast concrete wall panels for existing low-rise, reinforced concrete beam-column buildings such as school buildings. Three quasi-static hysteresis loading tests were performed on one unreinforced beam-column specimen and two reinforced specimens with U-type precast wall panels. The results were analyzed to find that the specimen with anchored connection experienced shear failure, while the other specimen with steel plate connection principally manifested flexural failure. The ultimate strength of the specimens was determined to be the weaker of the shear strength of top connection and flexural strength at the critical section of precast panel. In this setup of U-type panel specimens, if a push loading is applied to the reinforced concrete column on one side and push the precast concrete panel, a pull loading from upper shear connection is to be applied to the other side of the top shear connection of precast panel. Since the composite flexural behavior of the two members govern the total behavior during the push loading process, the ultimate horizontal resistance of this specimen was not directly influenced by shear strength at the top connection of precast panel. However, the RC column and PC wall panel member mainly exhibited non-composite behavior during the pull loading process. The ultimate horizontal resistance was directly influenced by the shear strength of top connection because the pull loading from the beam applied directly to the upper shear connection. The analytical result for the internal shear resistance at the connection pursuant to the anchor shear design of ACI 318M-11 Appendix-D, agreed with the experimental result based on the elastic analysis of Midas-Zen by using the largest loading from experiment.
From several researches, recently, it was found that using hollowed precast concrete (HPC) column made more compact concrete casting in joint region possible than using normal solid PC (Precast concrete) column. Therefore, the rigidity of joints can be improved like those of monolithic reinforced concrete (RC). After filling the hollow with grout concrete, however, it is expected that the HPC column behaviors like composite structure since PC element and grout concrete have different materials as well as there is a contact surface between two elements. These may affect the structural behavior and strength of the composite column. A compressive strength test was performed for the HPC column with parameter of hollow ratio for the case with and without grout in the hollow and the result is presented in this paper. The hollow ratios in the test are 35, 50 and 59% of whole section of column. Concentrated axial force was applied to top of the specimens supported as pin connection for both ends. In addition, finite element (FE) analysis was performed to simulate the failure behavior of HPC column for axial compression. As a result, it was found that the hollow ratio did not affect the initial stiffness of HPC filled with grout regardless of the strength difference of HPC and grout. However the strength was increased inversely corresponding to the hollow ratio. The structural capacity of HPC without grout closely related to the hollow size. Especially, the local collapse governs the overall failure when the thickness of HPC is too thin. Based on these effect, a suitable equation was suggested for calculation of the compressive strength of HPC column with or without grout. FE analysis considering the contact surface between HPC and grout produced a good result matched to the test result.
An experimental program was initiated to investigate the structural capacity of PC (Precast Concrete) beam-column joints used for the underground parking structure. Static testing of 4 typical PC beam-column joints specimens was conducted. Specimens were designed to span a range of parameters typically encountered for such members, based on findings from the survey of existing PC joint details used in the construction fields in Korea. The specimens were four by their joint types and testing parameters. The specific structural behavior germane to each specimen, and general observations on overall member behavior as a function of the considered parameters, are reported. From the results of tests on four PC joints specimens, the beam-column joints of PC structure used for the underground parking building was found to have similar structural capacities when comparing to the cast-in-place concrete system.
Post-tensioned Precast concrete System(PPS) consists of U-shaped precast wide beams and concrete column. The continuity of beam-column joint is provided with floor concrete cast on the PC shell beam and post-tensioning. The purpose of this paper is to evaluate the response of PPS interior beam-column joint subjected to cyclic lateral loading. To this end, an experimental investigation was performed with three half-scale specimens of interior connection. The design parameters are the amount of beam reinforcement placed inside the joint core. The test results showed that cracks were distributed well without my significant degradation of strength and ductility. Also, it was found that the prestressing may affect to alter the torsional crack angle. And the specimens sufficiently resist up to limiting drift ratio of 0.035 in accordance with the provisional by ACl of acceptance criteria for concrete special moment frames.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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